هل يمكن أيضًا استخراج الليثيوم من مياه الصرف الصحي؟

يجب على أي شخص يستخدم الهاتف الخلوي أو الكمبيوتر المحمول أو السيارة الكهربائية الاعتماد على الليثيوم. هناك طلب كبير على هذا العنصر. على الرغم من توفر الليثيوم بكميات كافية في جميع أنحاء العالم ، إلا أن الحصول على الليثيوم واستخراجه لا يزال يمثل تحديًا وغير فعال.

يقوم فريق متعدد التخصصات من المهندسين والعلماء بتطوير طريقة لاستخراج الليثيوم من المياه الملوثة.

بحث جديد نُشر هذا الأسبوع في وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم يمكن أن يبسط عملية استخراج الليثيوم من محلول ملحي ، مما قد يؤدي إلى زيادة الإمداد وتقليل تكلفة مكونات البطارية لتشغيل السيارات الكهربائية والإلكترونيات ومجموعة واسعة من الأجهزة الأخرى.

في الوقت الحاضر ، يتم الحصول على الليثيوم بشكل شائع من المياه المالحة في أمريكا الجنوبية عن طريق التبخر الشمسي ، وهي عملية مكلفة وقد تستغرق عدة سنوات. بالإضافة إلى ذلك ، ستفقد كمية كبيرة من الليثيوم في هذه العملية.

صممت فرق البحث في جامعة تكساس في أوستن وجامعة كاليفورنيا في سانتا باربرا غشاءًا يمكنه فصل الليثيوم بدقة عن الأيونات الأخرى مثل الصوديوم ، مما يحسن بشكل كبير من كفاءة جمع العناصر المرغوبة.

قال بيني فريمان ، أستاذ قسم الهندسة الكيميائية في mcketta في جامعة تكساس في أوستن:&مثل ؛ نتائج هذه الدراسة ذات أهمية كبيرة لحل قيود الموارد الرئيسية لليثيوم ، ومن الممكن استخراج الليثيوم من المياه المتولدة من إنتاج النفط والغاز للبطاريات ومؤلف مشارك للأوراق.&مثل ؛

بالإضافة إلى المياه المالحة ، تحتوي المياه العادمة الناتجة عن إنتاج النفط والغاز أيضًا على الليثيوم ، ولكن لم يتم تطويره اليوم. قال الباحثون إن المياه الناتجة عن التكسير الهيدروليكي لسفينة إيجل فورد في تكساس يمكن أن تنتج ما يكفي من الليثيوم ل 300 بطارية مركبة كهربائية أو 1.7 مليون هاتف ذكي في أسبوع واحد فقط. يوضح هذا المثال حجم الفرص المتاحة لهذه التكنولوجيا الجديدة في زيادة إمدادات الليثيوم بشكل كبير وتقليل تكلفة المعدات التي تعتمد عليها.

جوهر هذا الاكتشاف هو غشاء البوليمر الجديد الذي صنعه الباحثون باستخدام تاج الأثير ، وهو عبارة عن رابطة ذات وظيفة كيميائية محددة ويمكنها ربط بعض الأيونات. لم يتم تطبيق أو دراسة إيثرات التاج كجزء من غشاء معالجة المياه من قبل ، ولكنها يمكن أن تكون المكون الرئيسي لاستخراج الليثيوم ، وهو جزيء محدد في الماء.

في معظم البوليمرات ، يمر الصوديوم عبر الغشاء أسرع من الليثيوم. ومع ذلك ، في هذه المواد الجديدة ، يتحرك الليثيوم أسرع من الصوديوم ، وهو ملوث شائع في الليثيوم المحتوي على محلول ملحي. من خلال النمذجة الحاسوبية ، اكتشف الفريق سبب حدوث ذلك. تتحد أيونات الصوديوم مع إيثرات التاج لإبطائها ، بينما تظل أيونات الليثيوم غير مرتبطة ، مما يسمح لها بالمرور عبر البوليمر بشكل أسرع.

تمثل هذه النتائج جبهة جديدة في علم الأغشية وتتطلب تعاونًا شاملاً بين الجامعات في مجالات تخليق البوليمر وتوصيف الغشاء والنمذجة والمحاكاة. تم دعم البحث من قبل مركز مواد نظام المياه والطاقة ، وهو مركز أبحاث الطاقة الحدودية UT Austin بتمويل من وزارة الطاقة الأمريكية.